Вентиляция с рекуперацией: как работает рекуператор и когда он нужен (версия 2, хуманайзер)

Зачем дому вентиляция

Плотные окна и утеплённые стены хороши для отопления и плохи для воздуха. Если наружный воздух не поступает, в доме копятся загрязнения от людей и животных, готовки и душа, строительных материалов и мебели. Уменьшить их можно, убрать полностью нельзя. Поэтому вентиляция считается одной из трёх опор здорового воздуха. Две другие — ограничение загрязнений у источника и оболочка здания.

Вентиляция либо удаляет загрязнения, либо разбавляет их наружным воздухом. Оценивают её по тому, насколько упала концентрация во всех комнатах, а не по тому, добрался ли свежий воздух до каждой. Кухонная и санузловая вытяжки общеобмен не заменяют. Они включаются время от времени и работают только у источника.

Если в плотном доме вентиляция работает плохо, появляются влага и плесень. Надёжность и обслуживание здесь важны не меньше мощности.

Как работает рекуператор

Зимой вентиляция выбрасывает тёплый воздух и впускает холодный. Летом всё наоборот, и наружный воздух приходится доводить до комнатной температуры. Рекуператор смягчает эти потери. Приток и вытяжка идут одновременно и проходят через теплообменник. Потоки не смешиваются, но обмениваются теплом: зимой вытяжной воздух подогревает приточный, летом охлаждает.

В составе рекуператора теплообменник, вентиляторы и блок управления. К типовому канальному блоку подключают четыре воздуховода: забор наружного воздуха, выброс наружу, подачу в дом и забор из дома. Давление в здании он почти не меняет. Приточный воздух можно фильтровать, вплоть до HEPA (фильтры тонкой очистки).

Какие бывают системы общеобменной вентиляции

Общеобменные системы обновляют воздух во всём помещении. Их четыре типа. Вытяжная: вентилятор удаляет воздух, а замещающий проникает через неплотности и клапаны. Приточная: вентилятор нагнетает воздух и создаёт избыточное давление. Сбалансированная подаёт и удаляет равные объёмы. Сбалансированная с рекуперацией к этому добавляет возврат тепла.

Российские своды делят вентиляцию по способу «побуждения», то есть по тому, чем движется воздух. Она бывает естественной (разность температур и ветер), механической, комбинированной и смешанной (СП 54.13330.2022, п. 9.9). Рекуператоры в этой схеме входят в приточно-вытяжные установки.

Канальный и комнатный рекуператор

Канальный рекуператор подаёт воздух в несколько помещений по воздуховодам. В существующем доме довести воздух до каждой комнаты удаётся редко. Но и один приточный выход вдали от вытяжки перемешивает воздух лучше, чем точечная вытяжка.

Есть и локальный потолочный блок. Ему нужны два канала наружу, воздух он берёт и подаёт прямо в помещение. Возврат тепла умеренный, по дому воздух не распределяется, для холода такой блок не рекомендуют. Российские нормы называют «бризеры» и «стеновые рекуператоры» бытовыми устройствами квартир (СП 60.13330.2020, п. 11.2.3, примечание 3), но оценки применимости не дают [ПРОВЕРИТЬ: применимость настенных и оконных рекуператоров в российских условиях].

Тепловой (HRV) и энтальпийный (ERV) рекуператор

Явное тепло показывает термометр. Скрытое заключено в водяном паре, и перенести его значит перенести влагу. Тепловой рекуператор (HRV) передаёт только явное тепло. Энтальпийный (ERV) переносит и тепло, и часть пара, поэтому влажность в доме стабильнее.

Что выбрать, решает один вопрос: где влажность комфортнее, внутри или снаружи? Если внутри, разумнее ERV. В американском руководстве разобраны три типичных случая.

• В жарко-влажном климате ERV возвращает часть влаги наружу. Влажность растёт меньше, чем с HRV, но дом он не осушает.
• В холодном климате и негерметичном доме зимой воздух сухой. ERV удерживает влагу и может заменить увлажнитель.
• В холодном климате, в очень герметичном небольшом доме с большим влаговыделением влажность завышена, и снизить её помогает HRV.

Для России переносите это с осторожностью, потому что перенос влаги рекуператором нормы не регулируют. Влажностный режим помещений задан только в СП 50.13330.2024 (табл. 1). При температуре свыше 12 до 24 °C «сухой» режим соответствует влажности до 50 % относительной, «нормальный» — свыше 50 до 60 %.

Когда рекуператор нужен, а когда нет

Чем холоднее климат, тем больше выгода. В мягком климате электричество на вентиляторы может обойтись дороже сэкономленного тепла. Расчёты источника сделаны для американских городов и дают лишь качественный вывод [ПРОВЕРИТЬ: окупаемость по градусо-суткам отопительного периода и местным тарифам].

Простая вытяжка подходит не всегда. Она создаёт разрежение и подсасывает воздух оттуда, откуда не нужно. Поэтому её не берут для домов с камином или атмосферным котлом, плохо изолированным гаражом, сырым подпольем или радоном. Рекуператор давление не нарушает, и эти риски снимаются [ПРОВЕРИТЬ: требования к вентиляции помещений с газовыми приборами и подполья, документ уточнить].

В многоквартирных домах США авторы рекомендуют почти исключительно сбалансированную вентиляцию. Вытяжная даёт подсос воздуха из соседних квартир, приточная — перетоки запахов, а пассивные стенные клапаны не обеспечивают нужного расхода.

В тёплом влажном климате кондиционер не успевает убирать влагу вентиляционного воздуха, и нужно осушение. Для России это актуально на юге [ПРОВЕРИТЬ: потребность в осушении при вентиляции в южных регионах].

Что требуют российские нормы

Этот раздел о России. Своды для разных домов разные, и расхождения мы покажем прямо.

Начнём с того, какой свод к какому дому относится. Для многоквартирных домов действуют СП 54.13330.2022 «Здания жилые многоквартирные» и СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Для частных одноквартирных — СП 55.13330.2016 «Дома жилые одноквартирные» и тот же СП 60. Тепловую защиту всех жилых зданий задаёт СП 50.13330.2024.

Когда рекуперация обязательна, а когда допускается

В СП 60 (п. 7.1.7, второй абзац, в ред. Изм. № 3) сказано, что для жилых помещений многоквартирных зданий «следует предусматривать» механическую приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха, чтобы экономить энергию. «Следует» в нормах означает требование, от которого отступают только с обоснованием.

СП 54 (п. 9.9) для тех же домов мягче. Рекуперацию вытяжного воздуха в центральных и поквартирных установках там «допускается предусматривать» по заданию на проектирование. Формулировки расходятся, и читать их стоит так: СП 60 задаёт общую линию, а конкретный проект определяют задание заказчика и решение проектировщика. Есть и ещё одно основание. По СП 60 (п. 7.1.6) рекуперацию предусматривают, когда нормы расхода энергии нецелесообразно выполнить одним утеплением.

С частным домом проще. В СП 55 слов «рекуператор» и «рекуперация» нет. Базовое решение там — естественный воздухообмен, а механическая вентиляция добавляется по заданию на проектирование (п. 9.3, 9.6). «Утилизация теплоты отходящего воздуха» названа лишь среди мер сокращения расхода энергии (п. 10.6; для многоквартирных — СП 54, п. 8.4). Итог: для частного дома рекуперация допустима, но не обязательна. Зато СП 60 (п. 7.1.3) требует механическую вентиляцию, если естественная не обеспечивает микроклимат в течение года, и в помещениях без естественного проветривания.

Нормы воздухообмена: три свода

Сначала термин. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в час воздух помещения заменяется целиком.

Источники: СП 54.13330.2022, п. 7.4, табл. 7.1; СП 55.13330.2016, п. 9.7.

Для жилых комнат СП 60 (прил. В, табл. В.1) нормирует наружный воздух на человека. Если на жильца приходится более 20 м² общей площади квартиры, берут 30 м³/ч на человека при естественном проветривании и не менее 0,35 обмена в час по объёму квартиры. Для комнат без естественного проветривания норма — 45 м³/ч на человека (так стоит в столбце «без естественного проветривания» той же таблицы). Если на жильца приходится менее 20 м², считают 3 м³/ч на 1 м² жилой площади.

Где нормы расходятся? Начнём с ванной. В СП 54 для неё 50 м³/ч, в СП 55 — 25 м³/ч, то есть для совмещённого санузла в частном доме норма вдвое ниже, чем в квартире. На кухне СП 54 различает плиту по типу, а СП 55 даёт одну цифру. С общим уровнем сложнее. СП 55 требует не менее одного обмена в час, а СП 60 для комнат задаёт расход на человека. Напрямую эти величины не сравнить, итог зависит от объёма дома и числа жильцов. Поэтому для частного дома расчёт делает проектировщик.

СП 60 вообще запрещает считать воздух по кратности, «кроме случаев, обоснованных нормативными документами» (п. 7.4.1). Для жилья обоснование дают СП 54 и СП 55. Подача наружного воздуха должна быть не меньше большего из двух значений: нормы по прил. В или воздуха, удаляемого вытяжками (п. 7.4.2). Числа для дома считает проектировщик.

Рекуператор в проекте

Требования к самому рекуператору разбросаны по своду. Собираем их по темам.

• Тип. В центральных системах жилых зданий применяют преимущественно пластинчатые и перекрёстно-точные рекуператоры. Роторные с продувочным сектором допускаются для общественных зданий (СП 60, п. 7.10.18). Смысл простой: вытяжной воздух не должен попадать в приток. Минимальная эффективность в жилье не нормируется.
• Давление. В теплоутилизаторах давление притока должно быть больше давления вытяжки (п. 14.19).
• Обмерзание. Если рекуператор может обмерзать, нужно предусмотреть опции против этого (п. 7.1.6), а способы нормы не называют.
• Фильтры. Нужна «требуемая степень очистки» (п. 7.1.11), в городских районах — двухступенчатая очистка (п. 7.9.5). Класс фильтров не указан.
• Конденсат. Воздуховоды, где он возможен, прокладывают с уклоном не менее 0,005 по ходу воздуха и с дренажом (п. 7.11.15).
• Скорости в воздуховодах. Для жилых зданий рекомендуется 1,5–2,5 м/с в обслуживаемых помещениях, 2,5–3,5 м/с вне них и 4,0–5,0 м/с в шахтах (прил. Л).
• Забор и выброс. Приёмные устройства ставят не ближе 8 м по горизонтали от мусорных площадок, стоянок, дорог и мест выброса с запахами (п. 7.5.1) и рекомендуют не ниже 2 м от земли (п. 7.5.2). Выброс на фасад делают не ближе 8 м до окон и 2 м до заборного устройства на той же стене (п. 7.6.13). У индивидуальных установок расстояние между приточным и вытяжным отверстиями принимают по паспорту (п. 7.5.7).

Правила для квартир

• Индивидуальное вентоборудование квартир нельзя ставить в местах общего пользования и межквартирных коридорах (СП 60, п. 7.10.3; СП 54, п. 9.10).
• Вентиляция не должна давать перетоков воздуха между квартирами (СП 60, п. 7.1.7; СП 54, п. 9.12).
• Кухню и санузлы внутри квартиры при поквартирной рекуперации можно объединять в один воздуховод (СП 60, п. 7.1.9), но не с каналами помещений с газовым оборудованием и стоянок (СП 54, п. 9.12). Воздух удаляют из кухонь, туалетов, ванных (СП 54, п. 9.11), а из комнат он идёт через санузел с решёткой или щелью под дверью не менее 2 см (СП 60, п. 7.10.18).
• Кухонную вытяжку с вентилятором нельзя подключать к общедомовой системе (СП 60, п. 7.1.10), но по заданию допускается отдельный канал (п. 7.3.7).
• При одной только вытяжке в стенах или окнах нужны регулируемые приточные устройства (СП 60.13330.2020, п. 7.1.7). Рекуператор СП 54 (п. 9.10) называет приточным устройством.
• Бытовые устройства квартир (бризеры, стеновые рекуператоры, вытяжные вентиляторы) до 110 м³/ч, питающиеся от сети квартиры, общего отключения при пожаре не требуют (СП 60, п. 11.2.3, прим. 3). Остальное по пожарной безопасности смотрите отдельно [ПРОВЕРИТЬ: противопожарные требования и дымозащита, пожарные нормы].

Тепловая защита и герметичность

Эффект рекуперации зависит от плотности оболочки. СП 50 нормирует воздухопроницаемость поэлементно (табл. 10, п. 7.3). Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых зданий пропускают не более 0,5 кг/(м²·ч), окна с пластиковыми и алюминиевыми переплётами — 5,0, с деревянными — 6,0. Испытание всего здания вентилятором (blower door) американские нормы задают числом обменов при 50 Па. Российские своды его не нормируют.

Рекуперацию учитывают в энергорасчёте здания (коэффициент эффективности рекуператора в приложении Б СП 50). Число в своде не задано, его берут по паспорту. Класс энергетической эффективности здания указывают в энергетическом паспорте (СП 50.13330.2024, прил. В, поз. 27), а правил его определения в самом своде нет [ПРОВЕРИТЬ: актуальный порядок определения классов энергетической эффективности; в редакции СП 50 2012 года был запрет проектировать здания классов D и E, в редакции 2024 года такого положения в тексте нет].

Нормы шума

Допустимый шум нормируется не в сводах по вентиляции, а в СП 51.13330.2011 «Защита от шума» (ред. от 12.12.2023), таблица 1, позиция 9 «жилые комнаты квартир». Эквивалентный уровень звука там такой. С 7:00 до 23:00 он не более 40 дБА (максимальный — 55 дБА), с 23:00 до 7:00 не более 30 дБА (максимальный — 45 дБА). Для оборудования вентиляции и кондиционирования действует примечание 3 к этой таблице, по которому допустимые уровни принимают на 5 дБ ниже табличных. Выходит, шум рекуператора в жилой комнате должен укладываться примерно в 35 дБА днём и 25 дБА ночью.

Поэтому паспортный уровень шума смотрят вместе с тем, как блок установлен. Корпус на жёстких креплениях передаёт вибрацию в конструкцию, а воздуховоды без глушителей несут шум в комнаты. Кроме того, СП 54 (п. 7.25) требует, чтобы шум инженерного оборудования не превышал допустимого и не более чем на 2 дБА превышал фоновый уровень, замеренный при выключенном источнике. СП 60 (п. 7.1.8) запрещает размещать установки непосредственно над, под и смежно с жилыми помещениями. Те же числа даёт и СанПиН 1.2.3685-21 (таблица 5.35), но мы опираемся на СП 51 как на проверенный нами текст.

Что смотреть при выборе

Начните с эффективности. Явная эффективность обычно 55–95 %. В американском рейтинге холодную погоду описывает ASEF, и ему стоит быть выше 80 %. Для ERV указывают TRE (тепло и влага в сезон охлаждения), хорошим считается значение выше 50 %. Российские паспорта могут определять эффективность иначе [ПРОВЕРИТЬ: российские методики температурной эффективности и отличие от ASEF].

Потом посмотрите на электропотребление. Рекуператоры потребляют чаще 30–200 Вт, вентилятор центральной печи — 200–1000 Вт, вытяжка санузла — 5–40 Вт. Американские авторы советуют модели с расходом больше 1,7 м³/ч на 1 Вт и двигателями ECM/BPM с плавной регулировкой [ПРОВЕРИТЬ: российские требования к удельной мощности вентилятора].

Отдельный вопрос — обмерзание и конденсат. В холод влага вытяжного воздуха конденсируется в теплообменнике и может замерзать. У большинства рекуператоров есть слив конденсата и защита, но часть функций заказывается отдельно. Убедитесь, что защита рассчитана на ваш климат [ПРОВЕРИТЬ: расчётная температура холодного периода региона по СП 131.13330 и предел работы модели].

Управление обычно не требует многого: хватает таймера или регулировки скорости. Датчики CO₂ и влажности, обход теплообменника и усиленная фильтрация идут за доплату [ПРОВЕРИТЬ: соответствие классов фильтров G/F/HEPA российским]. Воздуховоды считают на наибольшую скорость.

Шум, воздуховоды, установка

Многие рекуператоры шумные, поэтому блок не ставят вплотную к спальням. Частые места для него — подвал и чердак. В многоквартирном доме действуют ограничения, см. выше.

Забор воздуха делают в чистом месте: не из чердака, подвала, гаража или подпола, высоко над землёй и снегом. Американский кодекс требует минимум 10 футов (около 3 м) до источников загрязнений. Российский СП 60 строже (8 м, см. выше).

Воздуховоды на улицу и с улицы утепляют. Если блок стоит в неотапливаемом пространстве, утепляют и воздуховоды вытяжки и подогретого притока [ПРОВЕРИТЬ: теплоизоляция воздуховодов и защита от конденсата в СП 60 и СП 50]. Допустимая утечка воздуха в системе — не более 10 % (СП 60, п. 7.11.10). Стыки герметизируют мастикой или фольгированной лентой, наружные проходы закрывают сетками от насекомых.

Что с санузлами и кухней? Если рекуператор заменяет вентиляторы санузлов, ванная иногда не высыхает. Американские авторы советуют оставить отдельные вентиляторы, особенно при ERV. Кухонную вытяжку наружу делают отдельным каналом с блокировкой, включающей вентилятор подпитки. То же относится к сушильным машинам (340 м³/ч и больше). Американский кодекс требует подпитку при вытяжных вентиляторах свыше примерно 680 м³/ч [ПРОВЕРИТЬ: подпитка воздуха при мощных кухонных вытяжках в российских нормах].

Воздушное отопление в России редкость, но если оно есть, подключать к его каналам рекуператор не рекомендуется. Воздух возвращается в систему, а до комнат доходит мало.

Наладка: проверка расхода воздуха

После монтажа расход измеряют. Для решёток подходят расходомерный колпак (flow hood) или вытяжной расходомер. Измерение на каждой решётке — единственный практичный способ проверить баланс, то есть равенство притока и вытяжки. Если решётки недоступны, измеряют на наружных заборнике и выбросе при безветрии либо трубкой Пито или анемометром в канале по формуле L [м³/ч] = 3600 · v [м/с] · F [м²].

Расходы не совпали с проектными? Сначала корректируют органы управления, затем проверяют засоры воздуховодов, решёток и насадок, таймеры. В многоквартирных домах жильцам передают инструкции и график обслуживания [ПРОВЕРИТЬ: методы измерения и допуски при приёмке вентиляции в российских нормативах].

Паспортному расходу вентилятора доверять не стоит. При реальном давлении сети около 62 Па (а не 25 Па) вентилятор санузла на 85 м³/ч даёт примерно 39–53 м³/ч.

Обслуживание

Рекуператору нужен уход строже, чем простому вентилятору: вставку, фильтры и заборники регулярно чистят или меняют. У некоторых моделей проверка нужна раз в квартал [ПРОВЕРИТЬ: периодичность обслуживания по паспорту модели]. Без ухода расход падает, в американском случае за год на 50 %. Если индикатора обслуживания нет, график соблюдают строго и периодически проверяют расход.

Типичные ошибки

• Ограничиться вытяжками. При закрытых дверях воздухообмен в спальнях может быть на 50 % ниже.
• Выбрать HRV или ERV, не думая о влажности.
• Подключить рекуператор к воздушному отоплению «как есть».
• Поставить блок у спальни или рассчитать воздуховоды только на нижнюю скорость.
• Не обслуживать и не измерить расход после монтажа.

Что учесть в российских условиях

Данные о выборе и установке в основном американские, российские требования собраны выше. В квартире действуют СП 54 и СП 60, в частном доме СП 55 и СП 60. СП 55 ссылается на старые редакции СП 60 и СП 50, а применять нужно действующие. Окупаемость считайте по своим градусо-суткам и тарифам. Об обмерзании глубже −20 °C в источниках данных почти нет [ПРОВЕРИТЬ: работа рекуператора и защита от обмерзания при сильных морозах].

Словарь

• HRV — рекуператор тепла, передаёт тепло и не переносит влагу. ERV — энтальпийный, переносит и часть водяного пара.
• Явное тепло связано с температурой, скрытое заключено в водяном паре.
• ASEF и TRE — показатели эффективности: тепловой в холод и общий для ERV.
• Сбалансированная вентиляция — приток равен вытяжке, давление в здании не меняется.
• Компенсирующий воздух подаётся взамен убранного мощной вытяжкой.
• Инфильтрация — воздух, проникающий через щели оболочки.
• Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в час воздух помещения заменяется целиком.

Что ещё нужно проверить

• Шум. Цифры СП 51.13330.2011 (табл. 1, поз. 9; прим. 3) сверены с текстом. Таблица 5.35 СанПиН 1.2.3685-21 первоисточником не открывалась (цифры по вторичным источникам совпадают). Срок действия СанПиН ограничен 01.03.2027 по сообщениям Роспотребнадзора, перед публикацией проверить актуальность.
• Газовые приборы, подполье, дымозащита и прочие пожарные требования, удельная мощность вентилятора, теплоизоляция воздуховодов, подпитка при мощных вытяжках, классы фильтров, приёмка и допуски (см. пометки в тексте).
• Расчётные климатические параметры по СП 131.13330.
• Адресат п. 7.1.6 СП 60 (рекуперация при невозможности выполнить норму одним утеплением) в тексте не сужен, для одноквартирных домов уточнить.
• Окупаемость, осушение на юге, применимость стеновых рекуператоров, методика температурной эффективности, обмерзание при сильных морозах, периодичность обслуживания (пометки в тексте).

Источники

Американская часть основана на материалах Министерства энергетики США (DOE/EERE, Building America), общественное достояние. Текст написан заново, данные адаптированы.

• Energy Recovery Ventilation (Building Science Education Solution Center, DOE)
• Whole-House Ventilation (Building Science Education Solution Center, DOE)
• Measure Guideline: Selecting Ventilation Systems for Existing Homes, DOE/GO-102014-4367, Aldrich, CARB, 2014
• Measure Guideline: Ventilation Guidance for Residential High-Performance New Construction — Multifamily, DOE/GO-102017-4932, Lstiburek, 2017

Российские своды правил:

• СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (ред. от 30.09.2024, Изменения № 3 от 31.05.2024 и № 4 от 30.09.2024)
• СП 54.13330.2022 «Здания жилые многоквартирные»
• СП 55.13330.2016 «Дома жилые одноквартирные»
• СП 50.13330.2024 «Тепловая защита зданий» (приказ Минстроя России от 15.05.2024 № 327/пр, введён с 16.06.2024 вместо СП 50.13330.2024)
• Упомянуты по ссылкам, не использованы: СанПиН 1.2.3685 (первоисточник не открывался), СП 131.13330
• СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003» (ред. от 12.12.2023, изм. № 4), таблица 1, поз. 9, примечание 3